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基于可视化类库的植株三维形态配准方法及点云可视化 总被引：7，自引：7，他引：0
精确的植物三维静态形态结构模型有助于植物空间结构相关的各种研究,是虚拟植物、植物建模等问题研究的一个重要方面。研究植物生长过程中的三维信息的获取可以获得作物生长过程中各参数的动态数据,可为精细农业植物生长模型建立等提供依据。该文以植物为研究对象,介绍了虚拟植物及植物三维可视化的研究现状,讨论了植物叶片三维可视化的可行性及必要性。针对植物三维点云的采集与处理上,讨论了三维扫描仪的精度测定方法,并针对基于基准体的植株点云配准问题,提出采用基准体点云平均法向量计算的方法,去除了部分基准体表面的噪声点,提高了植株体的配准精度;采用迭代最近点（iterative closest point,ICP）算法,对植株叶片进行进一步的高精度配准。最后采用基于可视化类库VTK(visualization toolkit)实现了植物点云配准与三维可视化。 相似文献
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基于OpenGL的小麦形态可视化技术 总被引：21，自引：6，他引：15
形态可视化技术是虚拟植物研究的关键技术之一。本研究以小麦作物为对象,在提出小麦形态可视化技术框架的基础上,首先研究了小麦不同器官的三维几何建模技术,构建了基于器官形态特征参数的几何模型,包括叶、茎秆和麦穗几何模型。用NURBS曲面来模拟叶片和叶鞘;用圆柱体模拟茎秆的节间;并采用组合单器官的方式来构建麦穗模型：用圆柱体模拟穗轴,用椭球体和圆柱体分别模拟小穗的谷粒及小穗枝梗。然后,基于OpenGL图形平台,绘制了小麦器官的三维形态,并提出了颜色渲染、纹理映射、光照处理等真实感图形显示技术;最后,通过耦合小麦植株的拓扑结构模型以及小麦个体之间的相互关系,实现了小麦从器官-个体-群体三个层次的形态可视化,从而为构建可视化小麦生长系统奠定了技术基础。 相似文献
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小麦麦穗几何模型构建与可视化 总被引：5，自引：1，他引：4
作物器官几何建模是虚拟作物研究的关键技术之一。通过对小麦穗形态结构的观测分析,提出基于形态特征参数的麦穗几何模型及可视化实现方法。在已有麦穗形态模拟模型的基础上,结合麦穗拓扑结构,构建麦穗形态结构几何模型,包括穗轴、小穗（外麸、麦芒、花药等）、麦穗穗形等子模型。其中,穗轴节片使用底面为椭圆的圆柱体进行模拟,节片交错叠加构成穗轴。基于外麸曲面半径变化曲线,以三角面片构造近似半椭球体来模拟外麸;基于麦芒曲线,以三角面片重构横截面近似为等边三角形的麦芒;用非统一有理B样条曲面模拟开花期小花顶端的花药;采用分层模型控制麦穗穗形。然后根据麦穗拓扑结构组合以上各器官,即可构建出麦穗几何模型。进一步结合颜色渲染、纹理映射、光照渲染等真实感显示技术,基于.Net平台,借助CSOpenGL,实现麦穗生长动态的可视化。结果表明,重构出的麦穗具有一定的真实感,能够用于不同品种、不同处理条件下麦穗生长动态的可视化表达。研究结果将有助于实现小麦植株生长动态的数字化、可视化。 相似文献
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可视化技术及“模型-文档-视”结构在水稻生长模拟中的应用 总被引：9，自引：2，他引：9
该研究利用可视化技术和“模型-文档-视”的管理模式,试图改进作物模型系统的用户界面和系统组织结构。利用Hermite曲线模拟水稻叶片的形态,将作物模拟结果图形化、图像化,使水稻生长模拟的结果直观化。并在面向对象编程技术的基础上,将MFC的“文档-视”的结构扩展为“模型-文档-视”结构,使作物模拟系统中数值模拟、数据管理和用户界面的设计相互分离,且系统中的类与类之间能有效进行数据交换;整个系统可整合为几个“模型-文档-视”组,使系统结构简化,易于管理,是对面向对象编程技术的一种扩展。本研究表明：采用“模型-文档-视”模式编程能使整个作物模型系统结构简明,提高研究人员的编程效率;可视化技术的使用,使用户能直接将模拟结果与田间生长状况进行比较,易于做出正确的栽培决策。 相似文献
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作物模型资源构造平台(CMRCP)的构建研究 总被引：3，自引：1，他引：2
为有效促进作物系统数字化研究的深入发展,将集成制造的工业化思想引入作物模型领域,提出了作物模型资源(CMR)及作物模型资源构造平台(CMRCP)的概念.在提炼作物生长通用概念模型的基础上,将作物模型资源分解为通用模型结构、模型算法表示和模型资源映射三部分;并通过模型概念与/或树、模型算法与/或图与模型实现形态相结合,提出了综合性模型资源表示方法.另外,借鉴自适应软件开发方法,基于组件框架、组件组装、模型解析等技术,提出了平台构造原理,表明模型构建任务应该由作物元模型、建模学习机制、模型构造引擎和建模支撑工具共同协作完成.结果表明,构建具有学习能力、自适应和组件化特征的作物模型资源构造平台,可促进作物建模知识资源和软件开发资源的相互转化,并可积累易于共享与复用的作物模型资源库,降低作物模型构建与开发难度,提高农业模型软件开发效率和质量,为作物智能建模提供构建平台. 相似文献
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虚拟树木形态结构的交互式编辑技术及其实现 总被引：2，自引：1，他引：1
为解决传统田间管理中树木剪枝操作不可逆的问题,该研究提出了一种虚拟树木形态结构交互式编辑方法。首先采用参数化方法开展树木形态结构三维建模;然后基于后缓冲区技术提出一种结合树木层级拓扑结构的枝干交互式拾取方法,并利用OpenGL（Open Graphics Library）渲染技术实现整枝删除、枝段修剪、枝干长度或半径调整等交互式编辑功能。最后,以园林绿化树木中常见的特殊冠型为约束模型,快速、直观地模拟树木树冠综合整形过程。该技术不仅扩展了参数化单株植物建模系统的功能,还为树木栽培与养护管理中修型整枝或株型设计提供了一个数字化、可视化、智能化的新手段。 相似文献
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基于组合型L-系统的单树建模工具的设计与实现 总被引：2，自引：1，他引：1
该文依据植物形态学和树木生长过程的生理生态学原理,提出由器官尺度上升单树尺度的L-系统文法规则组合拼接方法,该方法有利于L-系统树木形态和生长规则的重用,实现对树木形态拓扑结构的本真还原和科学模拟。该文设计了基于L-系统的单树建模工具软件的功能体系结构,并在VC++开发环境下采用OpenGL图形标准、VRML虚拟现实建模语言开发完成了单树建模工具软件-LSTree。LSTree具有模型输入输出、树木三维可视化、生长过程模拟等业务功能,以及良好的人机交互性能和灵活、科学的单树模型组织管理方式。该软件可用于精准农业,以及植物学和生态学方面的教研、宣教等专业研究与应用。 相似文献
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生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展 总被引：4，自引：1，他引：3
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温室番茄果实生长模型的建立与实现 总被引：2，自引：0，他引：2
为深入研究果实坐果机理,在现有模型基础上,以温室番茄为研究对象开展温室试验,结合温室环境的可控性和计算机软件设计,观察不同密度植株的动态坐果率,通过模型分析动态坐果率与植株内部动态同化物供给与需求比率（Q/D）之间的关系,建立反映果实从坐果到发育与全局生物量动态反馈的生长模型,并用独立数据进行了生长模拟,生物量和几何尺寸的模拟值与试验数据接近,验证了模型的有效性。模型的建立完善了GreenLab模型在果实方面的处理功能,实现了植株坐果的定量化研究。 相似文献
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智慧农业的快速发展对农业传感器的精确性和生物安全性提出了更高的要求。不同于传统的刚性传感器,近年来新兴的植物柔性传感器因具有出色的力学特性和良好的生物相容性,在农业领域引起了广泛关注。该综述首先概述了制备植物柔性传感器所需的材料及制备工艺,重点阐述了植物柔性传感器在作物生长中的监测应用,如对植物电信号、挥发性化学物质、水分含量、生长速率的监测,以及对植物表面温度、湿度、照度等小气候的监测。同时介绍了柔性电子自供电的发展现状。最后,对植物柔性电子在智慧农业领域中的应用进行了总结和展望,以期为基于植物柔性传感器及相应传感网络的智慧农业管理系统提供参考。 相似文献
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Mehtab Muhammad ASLAM Eyalira J. OKAL Aisha Lawan IDRIS Zhang QIAN Weifeng XU Joseph K. KARANJA Shabir H. WANI Wei YUAN 《土壤圈》2022,32(1):61-74
Beneficial root-associated rhizospheric microbes play a key role in maintaining host plant growth and can potentially allow drought-resilient crop production. The complex interaction of root-associated microbes mainly depends on soil type, plant genotype, and soil moisture. However, drought is the most devastating environmental stress that strongly reduces soil biota and can restrict plant growth and yield. In this review, we discussed our mechanistic understanding of drought and microbial response traits. Additionally, we highlighted the role of beneficial microbes and plant-derived metabolites in alleviating drought stress and improving crop growth. We proposed that future research might focus on evaluating the dynamics of root-beneficial microbes under field drought conditions. The integrative use of ecology, microbial, and molecular approaches may serve as a promising strategy to produce more drought-resilient and sustainable crops. 相似文献
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Debasis MITRA Sergio DE LOS SANTOS-VILLALOBOS Fannie Isela PARRA-COTA Ana Mar&#;a Garcia MONTELONGO Erika Lorena BLANCO Vanessa L. LIRA Adeyemi N. OLATUNBOSUN Bahman KHOSHRU Rittick MONDAL Parameswaran CHIDAMBARANATHAN Periyasamy PANNEERSELVAM Pradeep K. DAS MOHAPATRA 《土壤圈》2023,33(2):268-286
Various microorganisms live in association with different parts of plants and can be harmful, neutral, or beneficial to plant health. Some microbial inhabitants of plants can control plant diseases by contesting with, predating on, or antagonizing plant pathogens and by inducing systems for plant defense. A range of methods, including plant growth-promoting microorganisms(PGPMs) as biological control agents(BCAs)(BCA-PGPMs) are used for the biological management and control of plant pathogens. S... 相似文献
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腐植酸促进植物生长的机理研究进展 总被引：18，自引：5，他引：13
【目的】腐植酸在我国农业生产中发挥了重要作用,许多研究证实,腐植酸具有促进植物生长的功能,本文从腐植酸刺激植物根系生长、调控土壤与肥料养分转化及肥料利用率和影响土壤微生物和酶活性方面,系统总结了国内外施用腐植酸促进植物生长的途径,阐述了腐植酸对植物生长促进作用的机理,旨在梳理腐植酸促进植物生长机理的研究现状,为腐植酸的进一步研究和应用提供参考依据。[主要进展]1）腐植酸能够对植物产生类似生物刺激素的效应。它能够提高植物根系H+-ATP酶等的活性、刺激植物根伸长和侧根生长点的增加,从而增加根系活力及植物根系与土壤养分的接触面积,增加植物对养分的吸收;2）逆境胁迫下,腐植酸能够通过调节植物体内的新陈代谢并改善植物生长环境,缓解甚至消除逆境胁迫对植物的伤害,从而促进植物生长;3）腐植酸能够通过与氮素、磷素和钾素发生结合效应,与磷酸盐产生竞争效应和对钾离子的吸附作用固持与活化土壤与肥料中的养分,提高土壤肥料有效性和缓释性能,提高肥料利用率,从而促进植物生长;4）腐植酸还能够影响土壤中与养分转化相关的酶活性和微生物群落结构及数量,在活化养分的同时,保蓄养分,降低养分的损失,为植物生长保障持久的养分供应;5）腐植酸对植物生长的促进效应受腐植酸结构特征、添加量和供试植物种类等因素的影响。[建议与展望]由于技术手段的限制和研究技术的差异,人们对腐植酸促进植物生长机理的认识还不够系统和深入,因此,腐植酸的基本特征、影响腐植酸作用的主控因子、土壤-植物系统中腐植酸促进植物生长的主要途径和腐植酸对土壤功能性微生物等的影响都将成为未来研究的重要方向。 相似文献
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基于基因表达式编程的植物形态建模智能化方法 总被引：1，自引：1，他引：0
针对人为操作L系统进行植物形态建模时存在盲目性和低效性的问题,该文提出一种智能化的植物形态可视化建模方法。该方法利用基因表达式编程思想自动获取L系统产生式规则,进而模拟出特定的植物形态结构。在分析现有工作的基础上,提出限制性的初始种群设计策略和种群个体选择策略,以缩小算法的搜索范围;提出一种综合外围轮廓比较和Hausdorff距离计算的个体适应度评价函数,以自动筛选出每一代中的优良个体。该方法使用OpenGL在NVIDIA GeForce3图形硬件上实现。试验结果表明,该方法不仅能逼真地模拟指定植物的三维形态,还可以仿真出形态各异的植物图形。该方法可为虚拟植物建模提供参考。 相似文献